Werden wir beobachtet? – Astronomen identifizieren die Sterne mit Sicht auf unseren Planeten

Sollten wir nicht allein in unserer Galaxie sein, hätten nicht alle Außerirdischen die Möglichkeit, die Erde zu beobachten. Es käme darauf an, in welchem Sternensystem sich ihr Aussichtsposten befindet.

Veröffentlicht am 5. Juli 2021, 11:22 MESZ
Kepler-186f war der erste erdähnliche Exoplanet, der in einer habitablen Zone entdeckt wurde.

Kepler-186f war der erste erdähnliche Exoplanet, der in einer habitablen Zone entdeckt wurde. Als habitable Zone bezeichnet man die Region im Umkreis eines Zentralgestirns, in der die Temperaturen es zulassen, dass auf der Oberfläche eines Planeten dauerhaft Wasser in flüssiger Form vorkommt. Wenn auf Kepler-186f intelligentes Leben existiert, haben seine Bewohner die Erde vielleicht bereits mit ähnlichen Mitteln entdeckt, wie wir ihren Planeten.

Bild Illustration by NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

Die Entdeckung tausender außerirdischer Welten verdanken wir einer logischen Konsequenz der kosmischen Geometrie: Wenn ein Planet auf seiner Umlaufbahn das Licht seines Zentralgestirns für einen kurzen Moment abschirmt, wird er für uns sichtbar. Beobachtungen dieser Transitbewegungen waren im letzten Jahrzehnt Grundlage für die Erkenntnis, dass es in der Milchstraße weitaus mehr Planeten als Sterne gibt. Im Zuge dieser Forschung fanden Astronomen außerdem heraus, dass die Galaxie randvoll mit Welten ist, auf denen die Voraussetzungen für die Entstehung und Entwicklung von Leben nahezu perfekt sind.

Lisa Kaltenegger, Astronomin an der Cornell University nahm einen Perspektivwechsel vor. „In welchen Sternensystemen müssten Außerirdische sich aufhalten, um den Transit der Erde um die Sonne beobachten zu können?“, fragte sie sich. Ihre Antwort veröffentlichte sie in einer neuen Studie in der Zeitschrift „Nature“.

Auf die meisten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems wurden Astronomen bisher dann aufmerksam, wenn sie an ihren Zentralgestirnen vorbeizogen. Diese Methode der Transitbeobachtungen konnte bereits erstaunliche Ergebnisse hervorbringen. Doch viele Planeten befinden sich in einer Position, die es unmöglich macht, ihren Transit von der Erde aus zu betrachten. Logischerweise wurden dadurch viele von ihnen übersehen. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass auch unser Planet für außerirdische Beobachter nur dann sichtbar ist, wenn deren Aussichtspunkt an einer Stelle liegt, von der aus der Transit vor der Sonne sichtbar ist. In diesem Zusammenhang ist die Bewegung der Sterne ein enorm wichtiger Faktor.

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„Der Kosmos ist nicht statisch, er unterliegt einer Dynamik. Das bedeutet, dass sich Blickwinkel im Laufe der Zeit verändern müssen. Ich wollte herausfinden, wie lang der Zeitraum ist, in dem die Sicht auf einen Planeten gegeben ist“, sagt Kaltenegger.

Gemeinsam mit Jackie Faherty, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin am American Museum of Natural History in New York, legte sie ihrer Analyse einen Zeitraum von 10.000 Jahren zugrunde: jeweils 5.000 Jahre in die Vergangenheit und 5.000 Jahre in die Zukunft. Laut ihren Berechnungen befanden sich in dieser Zeitspanne 2.034 Sternensysteme in einer Zone, aus der ein Blick auf das Vorüberziehen der Erde an der Sonne potentiell möglich wäre.

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Bei weiteren Berechnungen fanden die Wissenschaftlerinnen 29 Planeten innerhalb dieser Sternensysteme, die potentiell bewohnbar sind und nah genug an der Erde liegen, um von ihr ausgesendete Radiowellen empfangen zu können. Diese Ergebnisse könnten eine Basis für eine zielgerichtetere Suche nach außerirdischer Intelligenz (kurz SETI: Search for Extraterrestrial Intelligence) sein.

„SETI sollte sich von nun an auf diese Planeten konzentrieren, denn es könnte sein, das von dort interstellare Nachrichten an uns gesendet werden“, schreibt René Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen in einer E-Mail. Wenn Außerirdische von unserer Existenz wissen, sei es möglich, dass sie uns „Grüße schicken“.

Die Sterne – immer in Bewegung

Die Daten des Gaia Weltraumteleskops der European Space Agency (ESA) waren grundlegend für Kalteneggers und Fahertys Forschung. Es registriert die Bewegungen von mehr als einer Milliarde Sternen.

Die Planeten, die sich in einer Sichtachse mit der Umlaufbahn der Erde befinden, liegen einer präzisen Linie mit der Ebene, auf der unser Planet die Sonne umkreist. Dieser schmale Streifen Universum wird Ekliptik genannt und in der Studie als Earth Transit Zone (ETZ) bezeichnet. Liegt ein Aussichtspunkt etwas zu weit ober- oder unterhalb der ETZ-Ebene, entzieht sich die Erde seinem Sichtfeld. Kaltenegger und Faherty fanden 1.402 Sterne, die sich zurzeit im Bereich der ETZ befinden, und nicht weiter als 300 Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Als nächstes betrachteten Sie in dem gesetzten Zeitrahmen von 10.000 Jahren die Bewegungen dieser Sterne.

Betrachtet man den Nachthimmel, entsteht der Eindruck, die Sterne würden sich nicht oder kaum bewegen. Tatsächlich aber ändern sie im Verhältnis zueinander ständig ihre Position. In 2.000 Jahren wird uns der Polarstern nicht mehr zeigen, wo Norden ist – aber das hat er vor tausenden Jahren, als die alten Ägypter, Babylonier und Chinesen den Sternenhimmel kartografierten, auch nicht getan. 

Offensichtlich ist also der Zeitaspekt in dieser Hinsicht „maßgeblich, betrachtet man die Erde als Transitplaneten und die großen Entfernungen“, schreibt Heller, der ähnliche Berechnungen durchgeführt hat, in seiner Mail. „Man muss den Sternenhimmel wie einen Film betrachten, nicht wie ein Bild.“

In ihren Untersuchungen der vergangenen 5.000 Jahre konnte das Team weitere 313 Sterne ausmachen, deren Position eine Beobachtung der Reise der Erde um die Sonne möglich gemacht hat. In den kommenden 5.000 Jahren wird dies für weitere 319 Sterne gelten.

„Es war sehr interessant, zu sehen, wie lange ein solcher Platz in der ersten Reihe des Kosmos besetzt bleibt“, sagt Kaltenegger. Manche Sterne hatten mindestens 1.000 Jahre, um die Erde zu entdecken. „Und vielen von ihnen bot sich sogar mehr als 10.000 Jahre die Gelegenheit dazu“, erklärt sie. „Das ist eine lange Zeit.”

Um sieben der identifizierten Sterne kreisen bekannte Exoplaneten – einige von ihnen sind vermutlich wie die Erde Gesteinsplaneten. Unter Einbeziehung unseres jetzigen Wissensstands über die Häufigkeit des Vorkommens dieser Art von Planeten schätzen Kaltenegger und Faherty, dass in ihrer Auswahl mindestens 508 bewohnbare Welten inkludiert sind. 29 von ihnen liegen nah genug an der Erde, um von uns ausgesendete Radiowellen zu empfangen.

“Man muss den Sternenhimmel wie einen Film betrachten, nicht wie ein Bild.”

von René Heller, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung

Seit etwa einem Jahrhundert speisen Menschen das Universum mit Radiowellen. Manche, zum Beispiel solche für Fernsehübertragungen, können über kosmische Entfernungen nicht empfangen werden. Sie sind zu schwach. Doch die konzentrierte Welle eines leistungsstarken Radargeräts ist mächtig genug und daher leichter zu entdecken.

Das kraftvollste Werkzeug, das uns derzeit in dieser Hinsicht zur Verfügung steht, ist das Radioteleskop. Mit seiner Hilfe untersuchen Astronomen Objekte in unserem Sonnensystem, etwa Asteroiden. Dabei werden auf das Objekt gerichtete Strahlen von dessen Oberfläche zurückgeworfen und wieder empfangen. Bis zu seinem Kollaps im Dezember 2020 verfügte das Arecibo Observatorium in Puerto Rico über das größte Radioteleskop der Welt. Die Radioteleskopwellen, die es in erster Linie auf Objekte im Bereich der Eliptik gerichtet sind, könnten als Nebeneffekt auch außerirdische Welten erreicht haben, die ebenfalls in dieser Zone liegen. (Puerto Rico: Berühmtes Radioteleskop ist eingestürzt)

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„Dadurch, dass die ETZ sich auf einer Ebene mit der Erdumlaufbahn befindet, ist sie der beste Ort für die Sichtung von Radiowellen, die wir zur Erforschung des Sonnensystems aussenden“, erklärt Sofia Sheikh von der University of California in Berkley. Hier befindet sich das SETI-Forschungszentrum, das schon ähnliche Sterne auf außerirdische Intelligenz untersucht hat. „Das heißt: Sterne, die den Transit der Erde beobachten können, werden höchstwahrscheinlich auch die ein oder andere zufällige Welle unserer Radioteleskope empfangen.“

Mit den richtigen Instrumenten ausgestattet, hätten außerirdische Beobachter in der ETZ auch Zeuge davon werden können, wie wir Menschen langsam die Zusammensetzung unserer Erdatmosphäre verändert haben. Den auffälligsten Effekt hätte in dieser Hinsicht die Industrielle Revolution vor 200 Jahren gehabt, doch die Entwicklung geht seitdem ungebrochen weiter. Eine solche merkliche Veränderung der natürlichen Zusammensetzung der Gase, die einen Planeten umhüllen, ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass auf diesem Leben existiert. Man spricht in diesem Fall von einer Technosignatur oder einem Technomarker.

Kosmische Aussichtspunkte

Kaltenegger und Faherty weisen auch auf die Existenz von Planeten hin, die potentiell bewohnbar sind, sich für eine Beobachtung des Erdtransits aber nicht in der richtigen Position befinden. Das bedeutet: wir sehen sie, aber sie uns nicht – das Spionspiegel-Prinzip.

Zu dieser Gruppe zählen vier der sieben erdgroßen Planeten, die den Stern TRAPPIST-1 umkreisen. Diese werden erst in 1.642 Jahren einen guten Blick auf die Erde haben. Zwölf Lichtjahre von uns entfernt befinden sich zwei erdähnliche Planeten in der Umlaufbahn des Teegardens Sterns, in deren Sichtfeld die Erde im Jahr 2050 auftauchen wird. Und Ross128, das Zentralgestirn eines erdähnlichen Planeten in 11 Lichtjahren Entfernung, hat den Transit der Erde über einen Zeitraum von 2.158 Jahren verfolgen können – bis er unseren Planeten vor etwa 900 Jahren, während unseres Hochmittelalters, aus dem Blick verlor.

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„Es gibt potentielle Beobachtungsposten in Ekliptik-nahen Regionen, die heute keine Sicht mehr auf die Erde haben, sie aber vielleicht schon vor Jahrtausenden als lebendigen Planeten entdeckt haben. Andere werden noch tausende Jahre warten müssen, bis sie diese Erkenntnis gewinnen können“, schreibt Heller.

Existiert also Leben auf dem Planeten von Ross128, das vor tausend Jahren bemerkt, dass die Erde bewohnt ist? Oder ist das Zeitfenster ungenutzt verstrichen? Welcher Anblick wird sich den Welten von TRAPPIST-1 bieten, wenn ihre Zeit für eine Erdbeobachtung gekommen ist? Wie wird sich der Fingerabdruck unseres Planeten bis dahin verändert haben?

“Wir müssen außerhalb des Hier und Jetzt zu denken“, sagt Sheik. „Wir schränken unsere Suche eklatant ein, wenn wir nach Dingen Ausschau halten, die sich mit uns auf derselben Evolutionsstufe befinden. Ob nun biologisch oder technologisch: Ich denke, es ist nötig, dass wir weit in die Zukunft denken – und weit in die Vergangenheit.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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